NiCoCrAlYSi涂层对镍基单晶合金高温氧化特性的影响

通过对有/无NiCoCrAlYSi涂层镍基单晶合金高温氧化后的组织结构观察与分析、及等温循环氧化质量变化动力学曲线测定,研究了有/无涂层合金的高温氧化特性.结果表明:在高温氧化期间,无涂层合金表层发生明显的氧化和内氧化,在异形大颗粒内氧化物附近出现贫Al区,使区内y'相消失;元素贫化区尺寸随时间的变化服从抛物线规律;无涂层合金经不同温度循环氧化具有不同的动力学特征,1040℃循环氧化表现的较大增减重波动幅度的原因是元素Al和Cr的交替选择性氧化:涂层合金经不同温度循环氧化后无明显失重特征,该涂层可有效改善合金的抗氧化性能.     

NiCrAlY涂层对单晶镍基合金高温氧化行为的影响

通过对有无NiCrAlY涂层镍基单晶合金进行不同温度的恒温氧化动力学曲线测定及组织结构观察,研究了纳米晶NiCrAlY涂层对高Cr单晶镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明：在高温氧化期间,无涂层试样发生明显的氧化、内氧化和内氮化,在表层为Al2O3、Cr2O3的混合氧化物,在次表层氧化物中富含元素Ta,而元素Al贫化,并在近基体区域存在内氧化物;随氧化温度升高,元素Al的贫化区尺寸增大,其中,富Ta相可抑制基体中元素Al向外扩散,延缓合金的氧化速率。合金在氧化初期增重迅速,而恒温氧化增重动力学曲线呈现起伏波动的原因,归结于表面氧化膜的形成与剥落。高Cr单晶合金经溅射NiCrAlY纳米晶涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;有涂层试样在不同温度的恒温氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,其形成的Al2O3氧化膜不发生明显的剥落,仅在基体近涂层/基体界面区域存在少量AlN内氮化物。     

高Cr镍基单晶合金1050℃的高温氧化性能

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等手段,研究了一种高Cr镍基单晶高温合金在1050℃的高温氧化行为.结果表明,氧化初期合金增重迅速,氧化增重不遵循抛物线规律,表面氧化膜出现剥落,氧化过程由形成Al2O3和Cr2O3所控制.高温氧化期间,合金发生明显的外氧化和内氧化,外氧化膜Cr2O3和(Ni,Co)Cr2O4组成,内氧化物为Al2O3.在内氧化物上方出现贫Al富Ta区,元素贫化区尺寸随时间的延长而增大,富Ta相抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜生长.     

溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层的1000℃抗氧化性能

利用磁控溅射技术在铸造Ni16Co26Cr10Al合金上溅射了相同成分的纳米晶涂层.1000℃氧化试验结果表明由于溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层晶粒尺寸细小,促进了保护性氧化物形成元素Al向氧化前沿的快速扩散和保护性Al2O3层的快速形成,使得溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层表现出比M38合金更优异的抗氧化性能.     

NiAl微晶涂层对两种NiAl基共晶合金高温氧化性能的影响

研究了磁控溅NiAl微晶涂层对NiAl－28Cr-5Mo-1Hf和NiAl－33.5Cr-0.5Zr两种共晶合金在1000－1150℃静态空气中氧化性能的影响，添加Cr,Mo,Hf,Zr等元素使NiAl合金由单相转变为多相结构，高温氧化后表面分别形成抗氧化性能较差的Al2O3 CrO3 HfO2和Al2O3 Cr2O3 ZrO2复合氧化膜，并且发生严重的内氧化。施加NiAl微晶涂层后，高温下表面形成致密的单一氧化物Al2O3，抗氧化性能得到明显提高。     

镍基高温合金GH202表面纳米陶瓷涂层抗高温氧化性能研究

为了弥补高温合金抗高温氧化性能的不足,解决高温力学性能与抗高温氧化性之间的矛盾,在高温合金GH202合金表面增加含纳米高温陶瓷涂层CXM98-1,通过氧化动力学实验和能谱分析技术对涂层/基体合金体系的抗高温氧化性能进行了研究.实验结果得出:含纳米陶瓷涂层能有效的阻滞合金的高温氧化进程,极大的提高了合金的耐高温抗氧化性能.不论有无涂层,在900℃长时间扩散退火过程中,氧均通过涂层或金属表面向基体合金进行扩散,基体合金中的Cr、Al元素向涂层/基体合金界面上坡扩散,环境中氧原子通过涂层向基体合金扩散,在界面处靠涂层一侧主要形成Cr2O3扩散层,界面的基体一侧主要形成Al2O3晶间氧化层;有涂层与无涂层试样的区别在于氧的扩散速率和扩散通量存在快慢、大小的差别.     

电弧离子镀NiCrAlY涂层对镍基单晶合金热腐蚀行为的影响

采用电弧离子镀技术在镍基单晶合金表面沉积Ni28Cr11Al0.5Y涂层,研究镍基单晶合金及其Ni28Cr11Al0.5Y涂层在900℃的75%Na2SO4+25%K2SO4(质量分数)熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:镍基单晶合金受到了严重的热腐蚀,镍基单晶合金内部出现了严重的内硫化和内氧化现象,且内硫化物区域和内氧化物区域出现明显分层结构,与外腐蚀层相邻的区域为内氧化区域,远离外腐蚀层的基体内部形成内硫化区域;而Ni28Cr11Al0.5Y涂层在热腐蚀过程中,表面生成连续的Al2O3氧化膜,且随腐蚀时间延长,Al2O3氧化膜的厚度增大,表现出优良的抗热腐蚀性能。     

Ni—20Cr—Y2O3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni-20Cr合金表面上沉积MGH754ODS合金,获得了Ni-20Cr-Y2O3弥散氧化物微晶涂层。在1000℃空气中对Ni-20Cr合金及施加涂层的试样进行100h的氧化实验。结果表明,微晶化和添加弥散氧化物（Y2O3）促进了铬发生选择氧化形成Cr2O3氧化膜,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性,用AFM,SEM,EDS和XRD分别为Ni-20Cr合金与Ni-20Cr-Y2O3弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni-20Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。     

添加0.1 mass%Y的K38G高温合金1000℃恒温氧化行为

研究了添加0.1mass%稀土Y的铸造K38G高温合金在1000℃的恒温氧化行为.结果表明,较之不含Y的合金,含Y铸态K38G合金的氧化速率显著降低; 氧化时形成双层的外氧化膜,表层为以Cr2O3和TiO.2为主的混合氧化物层,内层为连续的Al2O3层;没有内氧化和内氮化,没有氧化膜的剥落,加入稀土Y有效地提高了氧化膜的粘附性能.     

爆炸喷涂NiCrAlY涂层的高温抗氧化行为

利用XRD，SEM和EDS检测了爆炸喷涂NiCrAlY涂层的高温氧化行为。结果表明，涂层1050℃恒温氧化动力学曲线符合抛物线规律，涂层表面生成Al2O3保护膜。氧化300h，表面氧化膜基本保持完好，涂层／基体界面无开裂，基体表层出现铝与氮的化合物。与不加涂层的单晶镍基高温合金基体比较，爆炸喷涂的NiCrAlY涂层高温抗氧化能力明显增强。     

高Cr镍基合金的高温内氧化和内氮化行为

通过对镍基合金进行不同温度的恒温氧化试验、横断面的组织形貌观察及微区成分分析,研究一种高Cr镍基合金在恒温氧化期间的氧化物分布特征、内氧化及内氮化行为。结果表明:该高Cr镍基合金在850、900、950和1 000℃空气中氧化100 h期间,合金表层发生元素的外氧化,且在外氧化膜中出现分层结构,由表及里各层中的主要氧化物分别为Al2O3、Cr2O3、NiCr2O4和NiAl2O4、Cr2O3、CrTaO4和Al2O3;合金在900℃以下为完全抗氧化级,900~1 000℃为抗氧化级。该合金在各温度的恒温氧化期间,均发生元素Al的内氧化和内氮化;与外氧化膜相邻的区域为元素Al的内氧化区,远离外氧化膜的基体内部形成元素Al的内氮化区;随恒温氧化温度的升高,内氧化区和内氮化区的深度增加,内氧化物和内氮化物的尺寸增大。其中,在内氧化物、内氮化物周围形成元素Al的贫化区,在贫化区内发生-′相的分解及贫乏。     

几种Ni-Cr-Al墓低偏析高温合金的抗氧化性能研究

在１０００～１１００℃之间,对三种Ｃｒ、Ａｌ含量及微量元素Ｓ、Ｚｒ含量不同的Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ基合金进行了恒温和循环氧化实验。结果表明,高Ｃｒ（１６Ｗｔ％）,低Ａｌ（３．５Ｗｔ％）、Ｓ（０．００５ｗｔ％）含量,且不含Ｚｒ的合金其氧化膜层主要由连续致密的Ｃｒ２Ｏ３外氧化层和树根状Ａｌ２Ｏ３内氧化层构成,氧化膜的粘附性较好。高Ａｌ（５ｗｔ％）,低Ｃｒ（９ｗｔ％）、Ｓ（０３００５ｗｔ％）含量,且不含Ｚｒ的合金其氧化膜主要由Ａｌ２Ｏ３,ＴｉＯ２,Ｃｒ２Ｏ３构成,氧化膜的粘附性较差,但在该合金中加入０．１Ｗｔ％Ｓ和０．１Ｗｔ％Ｚｒ,氧化膜的粘附性变好,而恒温氧化速率增加。文中对实验结果进行了综合分析。     

The nature of the third-element effect in the oxidation of Fe-xCr-3 at.% Al alloys in 1 atm O2 at 1000 °C

The oxidation of an Fe-Al alloy containing 3 at.% Al and of four ternary Fe-Cr-Al alloys with the same Al content plus 2, 3, 5 or 10 at.% Cr has been studied in 1 atm O₂ at 1000 °C. Both Fe-3Al and Fe-2Cr-3Al formed external iron-rich scales associated with an internal oxidation of Al or of Cr+Al. The addition of 3 at.% Cr to Fe-3Al was able to stop the internal oxidation of Al only on a fraction of the alloy surface covered by scales containing mixtures of the oxides of the three alloy components, but not beneath the iron-rich oxide nodules which covered the remaining alloy surface. Fe-5Cr-3Al formed very irregular external scales where areas covered by a thin protective oxide layer alternated with others covered by thick scales containing mixtures of the oxides of the three alloy components, undergrown by a thin layer rich in Cr and Al, while internal oxidation was completely absent. Conversely, Fe-10Cr-3Al formed very thin, slowly-growing external Al₂O₃scales, providing an example of third-element effect (TEE). However, the TEE due to the Cr addition to Fe-3Al was not directly associated with a prevention of the internal oxidation of Al, but rather with the inhibition of the growth of external scales containing iron oxides. This behavior has been interpreted on the basis of a qualitative oxidation map for ternary Fe-Cr-Al alloys taking into account the existence of a complete solid solubility between Cr₂O₃ and Al₂O₃.     

强流脉冲电子束作用下镍基高温合金GH3039表面铬合金化及其抗高温氧化性能研究

目的改善GH3039合金的抗高温氧化性能。方法在GH3039合金表面涂抹Cr粉末,然后借助于强流脉冲电子束装置(简称HCPEB)对该合金表面进行相应的处理,而后分别使用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对合金表面进行观察,对比处理前后的物相和微观结构变化,然后以850℃恒温环境为基础,对样品合金化前后的氧化动力学与氧化机制进行相应的测试与分析。结果该合金在HCPEB辐照处理后,其表层已经形成了相应的滑移带,表层晶粒显著细化,尤其是30次辐照样品中形成了尺寸约为100 nm的纳米晶结构。恒温氧化试验的测试结果显示,通过100 h的氧化处理,原始样品氧化增重数值最大,与此同时生成的氧化膜整体偏厚,达到6μm,有一定程度的裂纹与孔洞,基体发生了严重的内氧化。通过辐照处理30次后的合金化样品,氧化100 h后的增重数值最小,由此生成的氧化膜厚度仅仅约为3μm,同时氧化膜的主要构成为氧化铬,该氧化膜还呈现出连续生长属性,相应结构具有致密性且没有剥落,对基体有较为明显的保护功能。结论HCPEB辐照可以将Cr原子熔入GH3039合金表层,快速实现Cr表面合金化。合金表面Cr含量的提高以及在微结构促进元素扩散的共同作用下,该合金抗高温氧化性能得到显著优化。     

Ti-Cr合金的非等温氧化及着火预测(英文)

采用热重分析、XRD和SEM等方法研究Ti-Cr合金(0≤w(Cr)≤25%)从室温至1723K的非等温氧化行为及氧化膜的微观结构,探讨Cr元素对Ti-Cr合金抗氧化能力的影响机制。结果表明:当Cr含量小于某一临界值wC时,随着Cr含量的增加合金的抗氧化能力降低;当Cr含量高于wC时,随着Cr含量的增加合金的抗氧化能力提高;当温度高到1000K时,Ti-Cr合金的氧化仍符合抛物线规律,且主要发生钛的氧化;Ti-Cr合金氧化后基体中存在氧扩散层,氧化膜主要为金红石型TiO2,内层氧化膜出现富Cr现象,Cr氧化物的析出提高了Ti-Cr合金的抗氧化能力。金属和合金的着火是一个快速非等温氧化的过程,预测了Ti-Cr合金着火阶段的氧化机制。     

The effect of aluminum as an alloying addition or as an implant on the high-temperature oxidation of Ni-25Cr

The oxidation behavior of aluminum-implanted Ni-25Cr and Ni-25Cr containing 1 wt.% Al has been studied at 1000°C and 1100°C in oxygen. As did Y alloying addition or Y-implantation, 1 wt.% Al added to Ni-25Cr prevented nodular formation of Ni-containing oxides, improved spalling resistance of the scale upon cooling to a similar degree, and eliminated the formation of large voids between the alloy and the scale at the oxidation temperature. However, the Al addition did not alter the rate of growth of the Cr₂O₃ scale, nor did it change the growth direction. Al-implantation produced no effect even when the maximum concentration and depth of penetration were adjusted to be identical with those of the yttrium in the Y-implanted alloy. The implications of these results concerning the reactive element effect are discussed.     

Cyclic oxidation behavior of Ni3Al-7.8% Cr-1.3% Zr-0.8% Mo-0.025% B between 900 and 1100°C

A Ni₃Al-based alloy, the composition of which was Ni-16.0% Al-7.8% Cr-1.3% Zr-0.8% Mo-0.025%B, was cyclically oxidized in the temperature range of 900 to 1100°C in air for up to 500 hr. The alloy displayed good cyclic oxidation resistance up to 1000°C, with little scale spallation. It, however, lost cyclic oxidation resistance during oxidation at 1100°C after about 200 hr, displaying large weight losses due to serious scale spallation. NiO, α-Al₂O₃, NiAl₂O₄ and ZrO₂ were formed. The oxide scales consisted primarily of an outer Ni-rich layer which was prone to spallation, and (Al, Cr, Zr, Mo, Ni)-containing internal oxides which were adherent due mainly to the formation of (Al₂O₃, ZrO₂)-containing oxides that keyed the oxide scale to the matrix alloy.     

The Effect of Si Additions on the High-Temperature Oxidation of a Ternary Ni–10Cr–4Al Alloy in 1 ATM O2 AT 900–1000 °C

The oxidation of four Ni–10Cr–ySi–4Al alloys has been studied in 1 atm O₂ at 900 and 1000 °C to examine the effects of various Si additions on the behavior of the ternary alloy Ni–10Cr–4Al, which during an initial stage formed external NiO scales associated with an internal oxidation of Cr + Al, later replaced by the growth of a chromia layer at the base of the scale plus an internal oxidation of Al. The addition of 2 at.% Si was able to prevent the oxidation of nickel already from the start of the test, but was insufficient to form external alumina scales at 1000 °C, while at 900 °C alumina formed only over a fraction of the alloy surface. At 1000 °C the addition of 4 at.% Si produced external chromia scales plus a region of internal oxidation of Al and Si, a scaling mode which formed over a fraction of the alloy surface in combination with alumina scales also by oxidation at 900 °C. Conversely, the presence of about 6 at.% Si produced external alumina scales over the whole sample surface at 900 °C, but only over about 60 % of the alloy surface at 1000 °C. The changes in the oxidation modes of the ternary Ni–10Cr–4Al alloy produced by Si additions have been interpreted by extending to these quaternary alloys the mechanism of the third-element effect based on the attainment of the critical volume fraction of internal oxides needed for the transition to the external oxidation of the most-reactive-alloy component, already proposed for ternary alloys.     

W、B、Y微合金化高铌TiAl基合金高温抗氧化性研究

使用元素W、B、Y对Ti-45Al-8Nb合金进行了微合金化,研究了微合金化后高铌TiAl基合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。结果表明,与Ti-45Al-8Nb合金相比,经过0.2B与0.1Y联合微合金化后合金的氧化增重小,氧化膜与基体的粘附性强,抗氧化性明显改善;经过0.2W与0.1Y微合金化后合金氧化增重明显,氧化膜容易脱落,合金抗氧化性下降;经过0.2B、0.2W、0.1Y联合微合金化后合金抗氧化性没有明显变化。对氧化膜进行的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,联合添加B、Y促进了合金中的连续致密的Al2O3条带的形成,W、Y联合微合金化的合金中靠近基体处未形成连续的Al2O3条带,并且混合层中形成了较厚的低铌含量的TiO2层。W、B、Y联合微合金促进了混合层中富Al2O3层的形成。